淺析自動(dòng)化技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備方面的應(yīng)用

朱 家

（晉煤集團(tuán)寺河煤礦二號(hào)井，山西 晉城 048000）

引言

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展，我國(guó)的能源需求量也不斷上漲，尤其是以煤炭為主的能源需求量。長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)煤炭在世界煤炭生產(chǎn)和消費(fèi)領(lǐng)域中一直占有重要地位，然而，在產(chǎn)量日益增大的背景下，煤礦安全生產(chǎn)的形式卻不能與它市場(chǎng)需求量成正比，尤其在一些陳舊的煤礦中，因設(shè)備落后等因素往往造成操作難度大、安全事故多等問(wèn)題，為實(shí)際的工作帶來(lái)了一定的困擾，從而降低了企業(yè)的生產(chǎn)效率，也埋下了一定的安全隱患。因此，如何解決這些問(wèn)題成為煤礦企業(yè)當(dāng)下面臨的難題，而當(dāng)下的大趨勢(shì)已經(jīng)為我們指出了答案，即引入自動(dòng)化技術(shù)。

1 自動(dòng)化技術(shù)概述

在機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)過(guò)程中，通過(guò)機(jī)器來(lái)完成各個(gè)環(huán)節(jié)的操作，包括對(duì)產(chǎn)品的自動(dòng)檢測(cè)，信息的傳輸和處理、對(duì)設(shè)備的控制，通過(guò)這種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)人力的完全解放，就是自動(dòng)化技術(shù)。自動(dòng)化技術(shù)是一門綜合性、專業(yè)性和實(shí)踐性較強(qiáng)的技術(shù)，其組成內(nèi)容也較多，包括電子技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)及機(jī)械技術(shù)等，是一門多種技術(shù)相互結(jié)合形成的交叉學(xué)科，具有很高的技術(shù)含量。

20世紀(jì)70年代起，自動(dòng)化技術(shù)開始在國(guó)外的大型機(jī)械上被廣泛應(yīng)用，而到了20世紀(jì)80年代，以微電子技術(shù)為核心的高新技術(shù)逐漸興起，這在一定程度上推進(jìn)了自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，尤其是計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感技術(shù)等發(fā)展和興起更是促進(jìn)了煤礦機(jī)電設(shè)備性能的完善，使得機(jī)電設(shè)備進(jìn)入到一個(gè)快速發(fā)展的新時(shí)期。當(dāng)下，國(guó)外的很多機(jī)電設(shè)備都已經(jīng)采用自動(dòng)化技術(shù)及其電子控制系統(tǒng)，這也為我國(guó)的機(jī)電設(shè)備的發(fā)展指明了方向。

2 煤礦機(jī)電設(shè)備發(fā)展現(xiàn)狀

煤炭行業(yè)在國(guó)外起步較早，經(jīng)過(guò)五十多年的發(fā)展，其整體的技術(shù)水平、勞動(dòng)生產(chǎn)過(guò)程、安全問(wèn)題的控制等各方面都已經(jīng)達(dá)到一個(gè)較為成熟的狀態(tài)。當(dāng)下，代表著高新技術(shù)的自動(dòng)化技術(shù)在煤炭機(jī)電設(shè)備行業(yè)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，通常采用先進(jìn)的大型自動(dòng)化設(shè)備及相應(yīng)的機(jī)械化操作能夠明顯的提高工作效率。

我國(guó)煤炭開發(fā)的技術(shù)呈現(xiàn)出多層次的發(fā)展現(xiàn)狀，其中，大型礦井處于綜合開采的發(fā)展階段，而中小型的礦井則處于普通機(jī)械化的發(fā)展階段，鄉(xiāng)鎮(zhèn)的煤礦開采發(fā)展則更為緩慢，直到今日仍在沿用原始的人工人力方式來(lái)運(yùn)作，效率十分低下。而大型煤礦開采設(shè)備雖然在一定程度上引用了自動(dòng)化技術(shù)，但與國(guó)外的發(fā)達(dá)國(guó)家相比較而言，還是有一定的差距，尤其是技術(shù)水平和設(shè)備設(shè)施方面，明顯落后于發(fā)達(dá)國(guó)家。因此，在我國(guó)煤炭生產(chǎn)企業(yè)中，大力引進(jìn)新技術(shù)，并將此技術(shù)運(yùn)用到實(shí)際生產(chǎn)工作中，尤其是將自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用到煤礦開采設(shè)備中，實(shí)現(xiàn)整體水平的提升，對(duì)煤炭行業(yè)機(jī)電設(shè)備的發(fā)展具有十分重要的意義。

3 自動(dòng)化技術(shù)在煤炭機(jī)電行業(yè)的應(yīng)用

3.1 自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用于煤礦提升設(shè)備

在實(shí)際的煤礦開采中，煤礦提升設(shè)備是一種十分常用的大型機(jī)械，也是當(dāng)前我國(guó)煤炭行業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用的自動(dòng)化程度最高的設(shè)備之一，它的主要作用就是提升開采的井下煤炭、下放材料和矸石，此外，還有升降礦井下的工作人員及其他相關(guān)設(shè)備。相關(guān)的提升設(shè)備的實(shí)際工作就是將煤礦及人員進(jìn)行反復(fù)的升降運(yùn)動(dòng)，而且還要保證一定的速度，并平穩(wěn)運(yùn)行。在這個(gè)過(guò)程中，控制提升機(jī)的重要控制器就是電控系統(tǒng)，掌握好電控系統(tǒng)的操作技術(shù)和要領(lǐng)，對(duì)于實(shí)際的工作是十分重要的。

3.2 自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用于采掘設(shè)備

由于實(shí)際礦井下的工作環(huán)境十分惡劣，加之井下地理?xiàng)l件的復(fù)雜性，在實(shí)際開采煤礦的工作中，還必須要同時(shí)考慮到煤塵、地下水及礦井本身的穩(wěn)定程度等一系列的安全因素。因此，煤礦工作人員的實(shí)際作業(yè)是處在一種高危的狀態(tài)下，尤其是在開采任務(wù)量較大時(shí)，由于人力資源及相關(guān)設(shè)備的配套不到位，加劇了工作的危險(xiǎn)性，且影響了工作效率。所以在現(xiàn)代化的采掘設(shè)備中，通過(guò)不斷引入各種新型的大型機(jī)電設(shè)備，進(jìn)一步減弱人工勞動(dòng)強(qiáng)度，這些方法都能較好的實(shí)現(xiàn)綜采自動(dòng)化，而將自動(dòng)化技術(shù)引入到煤礦開采設(shè)備中的典型應(yīng)用就是電牽引采煤機(jī)。相較于一般的煤礦液壓牽引的采煤機(jī)，它不但具備普通采煤機(jī)的全部?jī)?yōu)點(diǎn)，而且在牽引性能方面更勝一籌。我們熟知的電牽引采煤機(jī)，它對(duì)于自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用就取得了很好的效果，它可以在采煤機(jī)前進(jìn)的過(guò)程中同時(shí)進(jìn)行采煤工作，同時(shí)還能保證足夠的牽引力，即使是在采煤機(jī)下滑時(shí)，也能完成發(fā)電制動(dòng)的工作，當(dāng)牽引電動(dòng)機(jī)軸端停機(jī)時(shí)，制動(dòng)器也能夠發(fā)揮作用，對(duì)于機(jī)械的下滑具有一定的預(yù)防作用，尤其是在40°～50°的大傾角煤層。因此，在實(shí)際的采煤工作中，如果遇到有較大傾角的煤層，可以運(yùn)用電牽引采煤機(jī)來(lái)進(jìn)行實(shí)際的作業(yè)，這樣就不需要對(duì)其他的防滑設(shè)施進(jìn)行設(shè)置，同樣能夠達(dá)到較好的防滑目的。如圖1所示，是國(guó)產(chǎn)電牽引采煤機(jī)的運(yùn)行和工作情況，在采煤機(jī)上安裝了工況監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)后，經(jīng)傳感器和計(jì)算機(jī)對(duì)工作產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、儲(chǔ)存和整理，并作出相應(yīng)的處理。

圖1 電牽扯引采煤機(jī)工況監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)

3.3 自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用于煤礦監(jiān)控設(shè)備

由于煤礦行業(yè)本身具有一定的危險(xiǎn)性，且勞動(dòng)強(qiáng)度大，作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)，因此在實(shí)際煤礦的開采過(guò)程中，必須要對(duì)它生產(chǎn)的全過(guò)程進(jìn)行全面監(jiān)控，以保證作業(yè)人員及設(shè)備的安全。近幾年來(lái)，煤礦事故頻發(fā)，加重了煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)損失，也給相關(guān)作業(yè)人員的生命安全帶來(lái)一定的威脅性，加之井下定位系統(tǒng)工作不到位而引發(fā)的事故更是屢見(jiàn)不鮮。因此，安全問(wèn)題成為了困擾煤炭開采企業(yè)的重大問(wèn)題，而將自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用到煤礦檢測(cè)設(shè)備中，是有效預(yù)防安全事故的一種合理的手段，具體包括：安全監(jiān)測(cè)、電網(wǎng)監(jiān)控、工業(yè)電視及井下人員的跟蹤定位，另外還包括井下移動(dòng)通訊及其子系統(tǒng)等監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)這些全面的監(jiān)控措施可以有效提高作業(yè)過(guò)程中的穩(wěn)定性和安全性。

自動(dòng)化技術(shù)在監(jiān)控設(shè)備中的應(yīng)用隨著時(shí)間的推移，已經(jīng)日漸成熟，在這個(gè)過(guò)程中，完善的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，不但能夠?qū)崿F(xiàn)地理位置信息的實(shí)時(shí)顯示，而且對(duì)井下的情況也有全面的把控，通過(guò)自動(dòng)通訊技術(shù)也可以實(shí)現(xiàn)井下情況的實(shí)時(shí)查詢。此外，完善的自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)通過(guò)對(duì)通訊技術(shù)的引用能夠有效的繪制出井下環(huán)境分布圖，這樣使得地上的人員能夠隨時(shí)了解井下的作業(yè)情況及人員分布。自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)系統(tǒng)將能夠迅速獲得井下作業(yè)的最原始資料，因此，一旦事故發(fā)生時(shí)，都可以通過(guò)這些原始資料對(duì)井下人員的身份進(jìn)行識(shí)別，并對(duì)其地理位置信息進(jìn)行掃描，這就為現(xiàn)場(chǎng)救援工作提供了寶貴的信息。由此可見(jiàn)，自動(dòng)化技術(shù)在煤礦監(jiān)測(cè)設(shè)備中的應(yīng)用不僅能提高煤礦開采的工作效率，也促進(jìn)了安全管理水平的提升。

4 結(jié)語(yǔ)

在煤礦開采行業(yè)中，通過(guò)自動(dòng)化技術(shù)的引用，不僅提高了煤礦機(jī)電設(shè)備的工作效率，而且還提高了煤礦生產(chǎn)的安全性。自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用早已成為現(xiàn)代煤礦開采設(shè)備中不可或缺的組成部分，足以可見(jiàn)它對(duì)煤礦行業(yè)的重要意義。

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